豐寧電站3號(hào)SFC輸入開關(guān)運(yùn)行方式優(yōu)化

武 波

（河北豐寧抽水蓄能有限公司，河北 豐寧 068350）

0 引言

河北豐寧抽水蓄能電站位于河北省豐寧滿族自治縣境內(nèi)。總裝機(jī)容量360萬(wàn)kW，共安裝12臺(tái)單機(jī)容量30萬(wàn)kW的可逆式水泵水輪機(jī)組，其中11號(hào)、12號(hào)機(jī)組為變速機(jī)組，地處華北電網(wǎng)新能源基地，機(jī)組抽水工況需求高。

豐寧電站配置有3套靜止變頻器（SFC），其中1號(hào)SFC為西門子GL150，電源取自1號(hào)和3號(hào)主變低壓側(cè)，電氣主接線為高-低-高形式，網(wǎng)橋（輸入）和機(jī)橋（輸出）皆是12脈沖配置，每個(gè)橋臂包含3個(gè)串聯(lián)晶閘管（2+1冗余配置），共72個(gè)晶閘管，額定功率為22 MW，加速時(shí)間小于240 s，冷卻方式為內(nèi)部自循環(huán)的去離子水冷卻，包括去離子水單元和水-水熱交換器；2號(hào)SFC為南瑞繼保PCS9575，電源取自4號(hào)和6號(hào)主變低壓側(cè)，電氣主接線為高-低-高形式，網(wǎng)橋（輸入）是12脈沖配置，機(jī)橋（輸出）是6脈沖配置，共84個(gè)晶閘管，額定功率為23 MW，加速時(shí)間小于240 s，冷卻方式為強(qiáng)迫風(fēng)循環(huán)冷卻；1號(hào)SFC和2號(hào)SFC用于一期6臺(tái)定速機(jī)組抽水或抽水調(diào)相工況啟動(dòng)；3號(hào)SFC為GESD7622WF66，電源取自8號(hào)和10號(hào)主變低壓側(cè)，用于二期4臺(tái)定速機(jī)組抽水或抽水調(diào)相工況啟動(dòng)，3號(hào)SFC電氣主接線為高-低-高形式，網(wǎng)橋（輸入）和機(jī)橋（輸出）皆是6脈沖配置，每個(gè)橋臂包含3個(gè)串聯(lián)晶閘管（2+1冗余配置），額定功率為22 MW，加速時(shí)間小于240 s，冷卻方式為內(nèi)部自循環(huán)的去離子水冷卻，包括去離子水單元和水-水熱交換器。3套SFC兩路電源均互為備用，相互閉鎖，不得同時(shí)投入，監(jiān)控系統(tǒng)選擇其中一路電源作為SFC工作電源，主要由輸入單元、變頻單元、輸出單元、控制保護(hù)單元及輔助單元組成，電氣主接線為高-低-高形式。

目前抽水蓄能電站配置靜止變頻啟動(dòng)裝置的冷卻方式主要有風(fēng)冷、水冷兩種形式[1]，若SFC冷卻方式采用水冷，運(yùn)行、維護(hù)巡視需要關(guān)注冷卻系統(tǒng)的去離子水電導(dǎo)率、去離子水壓力、去離子水溫度、外冷卻水流量等參數(shù)指標(biāo)，且需要配置有漏水檢測(cè)傳感器，因此采取水冷方式對(duì)于SFC冷卻系統(tǒng)的要求更高，條件更苛刻。

豐寧電站3號(hào)SFC向監(jiān)控請(qǐng)求網(wǎng)側(cè)輸入斷路器ICB合閘，由監(jiān)控系統(tǒng)選擇輸入斷路器ICB并完成合閘控制；靜止變頻啟動(dòng)裝置輸入/輸出開關(guān)柜的接地開關(guān)與其開關(guān)進(jìn)行電氣閉鎖，且接地開關(guān)位置信號(hào)通過(guò)硬接線送至監(jiān)控系統(tǒng)[2]；靜止變頻啟動(dòng)裝置拖動(dòng)機(jī)組并網(wǎng)成功且輸出斷路器OCB分閘后，由監(jiān)控系統(tǒng)解除靜止變頻啟動(dòng)裝置與被拖動(dòng)機(jī)組之間的故障聯(lián)跳[3]。

1 缺陷發(fā)生情況

2023年5月14日，豐寧電站3號(hào)SFC第二路輸入斷路器作為10號(hào)主變低壓側(cè)檢修隔離點(diǎn)，由工作位置搖至試驗(yàn)位置，SFC報(bào)出“D210 Circuit Breaker MVB11/13 not ready”，且無(wú)法復(fù)歸，閉鎖SFC啟動(dòng)，且監(jiān)控系統(tǒng)顯示二期機(jī)組預(yù)啟動(dòng)條件“3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13在工作位”、“3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13遠(yuǎn)程控制”不滿足，導(dǎo)致3號(hào)SFC無(wú)法拖動(dòng)其他機(jī)組。

2 設(shè)備原理分析

2.1 斷路器工作位置節(jié)點(diǎn)接線原理

斷路器的“工作位置”與“試驗(yàn)位置”經(jīng)斷路器行程開關(guān)位置接點(diǎn)經(jīng)航空插頭送至斷路器盤柜端子排；再經(jīng)斷路器柜端子排送至監(jiān)控系統(tǒng)或者SFC控制柜。

2.2 以3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13（ICB92）工作位置為例

2.2.1 第一對(duì)接點(diǎn)

3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13“工作位置信號(hào)”通過(guò)硬接線單獨(dú)送至監(jiān)控系統(tǒng)。

（1）3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13“工作位置信號(hào)”通過(guò)行程開關(guān)輔助接點(diǎn)INSERTED123、124航空插頭送至斷路器柜端子排X1-135、X1-136。

（2）3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13“工作位置信號(hào)”通過(guò)斷路器柜端子排X1-135、X1-136送至監(jiān)控XDI3-20、XDI3C-4H。

2.2.2 第二對(duì)接點(diǎn)

3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13“工作位置信號(hào)”作為“斷路器準(zhǔn)備好”其中的一個(gè)信號(hào)通過(guò)硬接線單獨(dú)送至SFC本體控制柜。

（1）3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13“工作位置信號(hào)”通過(guò)行程開關(guān)輔助接點(diǎn)INSERTED133、134航空插頭送至斷路器柜端子排X1-161、X1-162，作為“斷路器準(zhǔn)備好”其中的一個(gè)點(diǎn)。

（2）3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13“斷路器準(zhǔn)備好”通過(guò)斷路器柜端子排X1-161、X1-162送至控制柜X032C-7、X032C-8。

（3）3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13“斷路器準(zhǔn)備好”通過(guò)控制柜X032C-7、X032C-8送至監(jiān)控系統(tǒng)端子排斷路器柜端子排XDI3-3、公共端。

3 故障機(jī)理復(fù)原

（1）該型號(hào)SFC斷路器“工作位置信號(hào)”由斷路器直接送至監(jiān)控系統(tǒng)路徑

3號(hào)SFC兩路輸入斷路器任意一路的“工作位置信號(hào)”會(huì)通過(guò)斷路器本體行程開關(guān)輔助接點(diǎn)經(jīng)航空插頭送至SFC斷路器柜本體端子排；再經(jīng)SFC斷路器柜本體端子排送至監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）該型號(hào)SFC斷路器“工作位置信號(hào)”由斷路器送至SFC中轉(zhuǎn)后送至監(jiān)控系統(tǒng)路徑

3號(hào)SFC兩路輸入斷路器任意一路的“工作位置信號(hào)”會(huì)通過(guò)SFC斷路器本體行程開關(guān)輔助接點(diǎn)經(jīng)航空插頭作為“斷路器準(zhǔn)備好信號(hào)”的一個(gè)點(diǎn)，由SFC斷路器端子排送至SFC控制柜，SFC控制柜再送至監(jiān)控系統(tǒng)。

綜上，若其中一路輸入斷路器由工作位置搖至試驗(yàn)位置，需要消除SFC自身故障（即SFC把兩路輸入斷路器“準(zhǔn)備好信號(hào)”判據(jù)由“與”邏輯修改為“或”邏輯）；監(jiān)控把兩路輸入斷路器的“工作位置信號(hào)”由“與”邏輯修改為“或”邏輯。

4 SFC及監(jiān)控系統(tǒng)臨時(shí)措施

4.1 臨時(shí)措施實(shí)施原因

5月14日因工作安排，運(yùn)行操作3號(hào)SFC第二路輸入電源停電，第二路輸入開關(guān)搖至試驗(yàn)位置，SFC控制柜報(bào)“D00210_Circuit Breaker MVB11/13 not ready”，且無(wú)法復(fù)歸，導(dǎo)致3號(hào)SFC無(wú)法拖動(dòng)其他機(jī)組；監(jiān)控系統(tǒng)顯示二期定速機(jī)組預(yù)啟動(dòng)條件“3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13在工作位”、“3號(hào)SFC第二路輸入開關(guān)MVB13遠(yuǎn)程控制”不滿足，無(wú)法啟機(jī)。

4.2 臨時(shí)措施實(shí)施前

（1）MVB13斷路器“準(zhǔn)備好信號(hào)”未短接

3號(hào)SFC控制柜MVB13斷路器準(zhǔn)備端子X032.C.07、X032.C.08未短接。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)MVB13在工作位測(cè)值為0

監(jiān)控系統(tǒng)二期主變洞公用第84點(diǎn)：II期主變洞3號(hào)SFC 2號(hào)輸入開關(guān)柜MVB13在工作位測(cè)值為0。

4.3 臨時(shí)措施實(shí)施后

（1）MVB13斷路器“準(zhǔn)備好信號(hào)”短接

3號(hào)SFC控制柜MVB13斷路器準(zhǔn)備端子X032.C.07、X032.C.08短接。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)MVB13在工作位測(cè)值強(qiáng)制為1

將監(jiān)控系統(tǒng)二期主變洞公用第84點(diǎn)：II期主變洞3號(hào)SFC2號(hào)輸入開關(guān)柜MVB13在工作位測(cè)值強(qiáng)制為1。

5 SFC永久接線及邏輯優(yōu)化

5.1 SFC接線

SFC兩路輸入斷路器“準(zhǔn)備好”信號(hào)，硬接線既通過(guò)倍福模塊送至控制器（程序），亦送給PIBe（硬接線）。

（1）第一路輸入開關(guān)MVB11“準(zhǔn)備好信號(hào)”CLC.CC528 K04繼電器得電后送至倍福模塊B5M111的DI4（P200.6），亦送至PIBe（P65.5）。

（2）第二路輸入開關(guān)MVB13“準(zhǔn)備好信號(hào)”CLC.CC529 K04繼電器得電后送至倍福模塊B5M113的DI1（P202.3），亦送至PIBe（P65.5）；

5.2 邏輯優(yōu)化

程序Process_T10_15：“Circuit Breaker MVB11/13 not ready”邏輯由“AND”改為“OR”。

圖1 程序修改前

圖2 程序修改后

5.3 硬接線優(yōu)化

硬件“MVB11與MVB13準(zhǔn)備就緒信號(hào)”由串聯(lián)改為并聯(lián)，即CC528 K04的11與CC529 K04的11并聯(lián)，CC528 K04的14與CC529 K04的14并聯(lián)。

6 后續(xù)運(yùn)行情況

（1）臨時(shí)措施恢復(fù)

圖3 硬接線修改前

圖5 硬接線修改后

關(guān)于3號(hào)SFC其中一路輸入斷路器試驗(yàn)位置故障閉鎖SFC啟動(dòng)解決方案（YD-二次-2023-013）異動(dòng)已執(zhí)行完畢，申請(qǐng)恢復(fù)臨時(shí)措施。

1）將3號(hào)SFC控制柜MVB13斷路器準(zhǔn)備好端子X032.C.07、X032.C.08短接線拆除。

2）監(jiān)控系統(tǒng)二期主變洞公用第84點(diǎn)：II期主變洞3號(hào)SFC 2號(hào)輸入開關(guān)柜MVB13在工作位測(cè)值強(qiáng)制1狀態(tài)取消強(qiáng)制。

3）SFC作為公用設(shè)備，兩路輸入電源互為備用，任一回路的開關(guān)設(shè)備不可用，不應(yīng)閉鎖SFC拖動(dòng)機(jī)組抽水啟動(dòng)[4，5]。

（2） 優(yōu)化后的運(yùn)行情況

當(dāng)3號(hào)SFC兩路輸入斷路器中的任意一路輸入斷路器由工作位置搖至試驗(yàn)位置作為機(jī)組檢修隔離點(diǎn)，不會(huì)再報(bào)出“D210 Circuit Breaker MVB11/13 not ready”故障，SFC仍可以正常拖動(dòng)二期其他定速機(jī)組抽水啟動(dòng)。

7 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組檢修涉及到3號(hào)SFC兩路輸入斷路器中的任意一路輸入斷路器由工作位置搖至試驗(yàn)位置作為隔離點(diǎn)，不會(huì)再報(bào)出“D210 Circuit Breaker MVB11/13 not ready”故障，SFC仍可以正常拖動(dòng)機(jī)組抽水啟動(dòng)，符合SFC作為公用設(shè)備，兩路輸入電源互為備用，任一回路的開關(guān)設(shè)備不可用，不應(yīng)閉鎖SFC拖動(dòng)機(jī)組抽水啟動(dòng)邏輯原理，為同型號(hào)SFC運(yùn)行維護(hù)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)，提高SFC設(shè)備運(yùn)行可靠性，加強(qiáng)對(duì)SFC設(shè)備的技術(shù)管理。